CN109676919A - 一种零件随型铺粉的增材制造装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种零件随型铺粉的增材制造装置及方法，所述装置包括：成型室、固定幅面、随型幅面、基板和腔室，其中，所述固定幅面与所述成型室连接，所述固定幅面位于所述成型室的底端，与所述成型室共同形成封闭室；在所述固定幅面上设置有多个安装孔，所述随型幅面通过各所述安装孔安装于所述固定幅面之上，在所述随型幅面上设置有与待打印零件外形及摆放位置对应的孔结构，使待打印零件在其内部成型；所述基板设置于所述随型幅面的正下方，以支撑所述待打印零件；所述腔室位于所述固定幅面的下侧，由所述成型室与所述基板封闭形成。本发明可以大幅减小零件周围需要粉末填充的空间，减少粉末的准备量，显著提高粉末的使用率，降低打印成本。

Description

一种零件随型铺粉的增材制造装置及方法

技术领域

本发明属于增材制造技术领域，尤其涉及一种零件随型铺粉的增材制造装置及方法。

背景技术

增材制造技术又称3D打印技术，是基于分层制造原理，依据三维模型数据，采用材料逐层累加的方法，直接将数字化模型制造为实体零件的一种新型制造技术。该技术具有柔性高、无模具、周期短、不受零件结构和材料限制等一系列优点，在复杂结构金属零件的制造中具有独特的优势，提供了快速响应和精确制造的快速验证技术，在航天航空、汽车、电子、医疗、军工等领域得到了广泛应用。

随着打印零件尺寸的增大，要求增材制造设备具有更大的加工幅面。然而，对于以铺粉方式进行增材制造的3D打印设备，其加工幅面的尺寸固定，打印过程中粉末会在整个幅面范围内填充满零件成型空间，并且填充在零件周围的粉末无法在打印过程中取出进行再利用，为保证零件打印完成，需准备远超零件体积的大量粉末，大大增加了打印零件所需的粉末总量。因此，幅面的增加会直接导致打印零件所需的粉末总体积增加，这不但会使零件打印成本徒增，同时，由于转运、氧化、污染等因素会造成粉末浪费。如何减少粉末使用量成为降低零件打印成本的关键问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是：本发明实施例提供了一种零件随型铺粉的增材制造装置及方法，根据所打印零件的尺寸结构随型更改幅面结构，大幅减小零件周围需要粉末填充的空间，从而减少粉末的准备量，显著提高粉末的使用率，降低打印成本。

为了解决上述技术问题，本发明实施例是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供了一种零件随型铺粉的增材制造装置，包括成型室、固定幅面、随型幅面、基板和腔室，其中，所述固定幅面与所述成型室连接，所述固定幅面位于所述成型室的底端，与所述成型室共同形成封闭室；在所述固定幅面上设置有多个安装孔，所述随型幅面通过各所述安装孔安装于所述固定幅面之上，在所述随型幅面上设置有与待打印零件外形及摆放位置对应的孔结构，使待打印零件在其内部成型；所述腔室位于所述固定幅面的下侧，由所述成型室与所述基板封闭形成；所述基板设置于所述随型幅面的正下方，以支撑所述待打印零件。

优选地，在所述固定幅面上设置有排粉孔，所述排粉孔位于所述固定幅面上安装的所述随型幅面的一侧，且与所述腔室连通。

优选地，所述随型幅面采用螺栓通过所述安装孔安装于所述固定幅面的上侧。

优选地，所述待成型零件为等截面柱状零件。

优选地，所述随型幅面为可更换幅面，且具有与所述待打印零件相贴合的孔结构，以使所述待打印零件在其内部成型并保持与所述随型幅面贴合。

第二方面，本发明实施例还提供了一种零件随型铺粉的增材制造方法，应用于上述任一项所述的制造装置，包括：获取待成型零件模型，依据所述待成型零件的尺寸结构及摆放位置设计适合的随型幅面；将所述随型幅面固定安装于固定幅面，所述随型幅面与所述固定幅面共同形成加工幅面；将粉末通过刮刀铺在所述加工幅面上进行烧结加工处理，由于所述随型幅面的存在，腔室内无粉末或仅存在少量渗漏粉末；获取下一待成型零件，并重复执行将所述随型幅面固定安装于固定幅面，所述随型幅面与所述固定幅面共同形成加工幅面，及所述将粉末通过刮刀铺在所述加工幅面上进行烧结加工处理的步骤。

本发明具有以下优点：

本发明实施例公开了一种零件随型铺粉的增材制造装置及方法，可以根据所打印零件的尺寸结构随型更改幅面结构，大幅减小零件周围需要粉末填充的空间，随型幅面与固定幅面共同形成加工幅面，粉末铺在加工幅面上，由于随型幅面的存在，腔室内无粉末或仅存在少量渗漏粉末，从而减少粉末的准备量，显著提高粉末的使用率，降低打印成本。

附图说明

图1示出了本发明实施例提供的一种零件随型铺粉的增材制造装置的结构示意图；

图2示出了本发明实施例提供的一种零件随型铺粉的增材制造方法的步骤流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明公开的实施方式作进一步详细描述。

实施例一

参照图1，示出了本发明实施例提供的一种零件随型铺粉的增材制造装置的结构示意图，增材制造装置包括：成型室1、固定幅面2、随型幅面4、基板5和腔室7，其中，

固定幅面2可以与成型室1相连接，固定幅面2位于成型室1的底端，与成型室1共同形成封闭室。

在固定幅面2上可以设置有多个安装孔(图中未示出)，如三个或四个等，本发明实施例对此不加以限制。

安装孔可以为螺纹孔，也可以为其它形式的安装孔，本发明实施例对此也不加以限制，随型幅面4可以通过各安装孔安装于固定幅面2之上。

在随型幅面4上可以设置有与待打印零件(8、9、10)对应的孔结构6，以将待打印零件(8、9、10)在随型幅面4打印成型，从而可以通过孔结构6及随型幅面4完成对待打印零件(8、9、10)的铺粉打印工作。

基板5可以设置于随型幅面4的正下方，以支撑待打印零件(8、9、10)，在后续铺粉过程中，在本发明实施例的一种优选实施例中，在固定幅面2上还可以设置有排粉孔3，排粉孔3位于固定幅面上安装的随型幅面4的一侧，在铺粉工作完成之后，可以利用刮刀对随型幅面4上烧结剩余的粉末进行刮除，通过排粉孔3回收粉末，以提高粉末的使用率。

打印过程中，在完成铺粉后，铺在随型幅面4上的粉末为多余粉末，烧结后，进行下一次铺粉，此处的粉末被幅面上表面贴合的刮刀送入用于粉末回收的排粉孔结构3内待回收再利用，随型幅面4下方的下方腔室7内无多余粉末填充。

在本发明实施例的另一种实施例中，随型幅面4可以采用螺栓通过安装孔安装于固定幅面2，螺栓上的螺纹是与安装孔上的螺纹相吻合的，从而可以将随性幅面4固定于固定幅面2上。

在本发明实施例的另一种优选实施例中，随型幅面4可以为可更换幅面，可以根据待成型零件(8、9、10)的尺寸结构选择恰当的随型幅面4，以对待成型零件(8、9、10)完成铺粉成型操作。

并且，对于随型幅面4，可以结合待成型零件(8、9、10)的摆放方式和位置设计随型幅面4的孔结构的几何尺寸，以使得待成型零件(8、9、10)在随型幅面4内部完全配合，即二者在向上构成一个完整平面，此时由固定幅面2和随型幅面4共同组成零件打印的加工幅面，减小待成型零件(8、9、10)周围在下方腔室7内需要粉末填充的空间。

在本发明实施例的另一优选实施例中，待成型零件(8、9、10)仅为等截面柱状零件，具体地，可以根据实际情况而定，本发明实施例对此不加以限制。

由于本发明实施例提供的增材制造装置中，随型幅面可以根据待成型零件的尺寸结构进行更换，可以大幅减小零件周围需要粉末填充的空间，从而减少粉末的准备量。

在打印结束后，若在后续打印工作中更换零件或改变零件摆放位置，仅需更换随型幅面4，再重复上述操作即可，操作较为简单，且本发明实施例提供的增材制造装置可以应用于不同形式的零件增材制造中。

本发明实施例提供的零件随型铺粉的增材制造装置，包括成型室、固定幅面、随型幅面、基板和腔室，其中，固定幅面与成型室连接，固定幅面位于成型室的底端，与成型室共同形成封闭室，在固定幅面上设置有多个安装孔，随型幅面通过各安装孔安装于固定幅面之上，在随型幅面上设置有与待打印零件对应的孔结构，使待打印零件在随型幅面内部成型，基板设置于随型幅面的正下方，以支撑待打印零件。本发明实施例能够根据所打印零件的尺寸结构随型更改幅面结构，大幅减小零件周围需要粉末填充的空间，从而减少粉末的准备量，显著提高粉末的使用率，降低打印成本。

实施例二

本发明实施例可以应用于航天航空、汽车、电子、医疗、军工等领域，可以对待成型零件进行打印。

参照图2，示出了本发明实施例提供的一种零件随型铺粉的增材制造方法的步骤流程图，具体可以包括如下步骤：

步骤201：依据待成型零件的尺寸结构及摆放位置选择适合的随型幅面。

在获取待成型零件模型之后，根据待成型零件的尺寸结构及摆放位置设计恰当的随型幅面，也即预先设计有多种不同结构的随型幅面，在确定待成型零件的尺寸结构之后，可以根据待成型零件的尺寸结构选择对应的随型幅面。

在将待成型零件放置于基板上，并依据待成型零件的尺寸结构选择适合的随型幅面之后，执行步骤202。

步骤202：将所述随型幅面固定安装于固定幅面，所述随型幅面与所述固定幅面共同形成加工幅面。

在将待成型零件放置于基板之后，根据待成型零件的摆放形式及位置确定随型幅面在固定幅面上的固定位置，从而可以根据确定的固定位置，将随型幅面固定安装于固定幅面，由随型幅面和固定幅面共同形成加工幅面。

在随型幅面的安装过程中，可以结合待成型零件的摆放方式和位置调整随型幅面的安装位置，以使得待成型零件在随型幅面内部完全配合，即二者在向上构成一个完整平面，此时由固定幅面和随型幅面共同组成零件打印的加工幅面，减小待成型零件周围在下方腔室内需要粉末填充的空间。

在将随型幅面固定安装于固定幅面，由随型幅面与固定幅面共同形成加工幅面之后，执行步骤203。

步骤203：将粉末通过刮刀铺在加工幅面上进行烧结加工处理，由于所述随型幅面的存在，腔室内无粉末或仅存在少量渗漏粉末。

在安装完成之后，可以将粉末通过刮刀铺在加工幅面上进行烧结加工处理，从而完成零件的打印，而在打印过程中，由于随型幅面的存在，可以使得腔室内无粉末或仅存在少量渗漏粉末，以减少打印过程中粉末的浪费。

在本发明实施例的一种优选实施例中，在上述步骤103之后，还可以包括：

步骤A1：在铺粉完成后，对所述加工幅面上多余的所述粉末进行烧结处理；

步骤A2：利用刮刀将烧结处理后的粉末送入排粉孔内。

在本发明实施例中，在固定幅面上还可以设置有排粉孔，排粉孔位于固定幅面上安装的随型幅面的一侧，在铺粉工作完成之后，可以利用刮刀对随型幅面上烧结的粉末进行刮除，并将结余在随型幅面上的粉末回收至排粉孔，以对粉末回收再利用，以提高打印所需粉末的利用率。

由于本发明实施例提供的增材制造装置中，随型幅面可以根据待成型零件的尺寸结构进行更换，可以大幅减小零件周围需要粉末填充的空间，从而减少粉末的准备量。

步骤204：获取下一待成型零件，并重复上述步骤202～步骤203。

在打印结束后，若在后续打印工作中更换零件或改变零件摆放位置，仅需更换随型幅面，再重复上述操作即可，操作较为简单，且本发明实施例提供的增材制造装置可以应用于不同形式的零件增材制造中。

本说明中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域技术人员的公知技术。

Claims (6)

1.一种零件随型铺粉的增材制造装置，其特征在于，包括成型室、固定幅面、随型幅面、基板和腔室，其中，

所述固定幅面与所述成型室连接，所述固定幅面位于所述成型室的底端，与所述成型室共同形成封闭室；

在所述固定幅面上设置有多个安装孔，所述随型幅面通过各所述安装孔安装于所述固定幅面之上，在所述随型幅面上设置有与待打印零件对应的孔结构，使待打印零件在其内部成型；

所述腔室位于所述固定幅面的下侧，由成型室与所述基板封闭形成；

所述基板设置于所述随型幅面的正下方，以支撑所述待打印零件。

2.根据权利要求1所述的制造装置，其特征在于，在所述固定幅面上设置有排粉孔，所述排粉孔位于所述固定幅面的边缘。

3.根据权利要求1所述的制造装置，其特征在于，所述随型幅面采用螺栓通过所述安装孔安装于所述固定幅面的上侧。

4.根据权利要求1所述的制造装置，其特征在于，所述待成型零件为等截面柱状零件。

5.根据权利要求1所述的制造装置，其特征在于，所述随型幅面为可更换幅面，且具有与所述待打印零件相贴合的孔结构，以使所述待打印零件在其内部成型并保持与所述随型幅面贴合。

6.一种零件随型铺粉的增材制造方法，应用于权利要求1至5中任一项所述的制造装置，其特征在于，包括：

获取待成型零件模型，依据所述待成型零件的尺寸结构选择适合的随型幅面；

将所述随型幅面固定安装于固定幅面，所述随型幅面与所述固定幅面共同形成加工幅面；

将粉末通过刮刀铺在所述加工幅面上进行烧结加工处理，由于所述随型幅面的存在，腔室内无粉末或仅存在少量渗漏粉末；

若更换待打印零件，仅需对应更改随型幅面的结构，并重复执行将所述随型幅面固定安装于固定幅面，所述随型幅面与所述固定幅面共同形成加工幅面，及所述将粉末通过刮刀铺在所述加工幅面上进行烧结加工处理的步骤。